第四章电化学原理及应用1PPT课件

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4.1.2电极类型electrode type
划分依据：
氧化态和还原态物质的状态
具体类型：
第一类：金属或吸附某种惰性金属放在含有 该元素离子的溶液中构成；
第二类：金属与难溶盐或难溶氧化物； 第三类：惰性材料，运输电子
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1）第一类电极
金属-该金属离子电极：Cu2+|Cu(铜电 极) Zn2+|Zn(锌电极) Ni2+|Ni(镍电极)
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饱和甘汞电极
Hg2Cl2(s) +2e-
2Hg+2Cl
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几种常见电池（电极）的表示
Zn|Zn2+(c1) ┊┊ Cu2+(c2)|Cu Pt|H2(p)|H+(c1) ┊┊ Fe3+(c2),|Fe2+(c3)|Pt Cu(s)+Cl2(g)=Cu2++2Cl✓ Cu|Cu2+ (c1)┊┊ Cl- (c2)|Cl2|Pt 甘汞电极
✓ Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg+2Cl✓ Cl-(c)|Hg|Hg2Cl2|Pt
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4.1原电池
Electrochemistry Cell
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4.1.1原电池
A.Volta于1800年用一对金属锌盘与银 盘固定在盐水浸泡的硬纸上，当手接触 这两个金属时，感觉有微弱电流通过； 1836年英国化学家J.F.Daniell发展了 A.Volta的工作，形成了原电池。
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1）定义
气体-离子电极： H+|H2(g)|Pt,氢电极， Cl-|Cl2(g)|Pt。此类电极需要惰性电极 材料(一般为Pt,石墨)
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2）第二类电极
金属-难溶盐电极:金属上覆盖一层该金 属的难溶盐，并浸入含有该盐对应负离 子的溶液中
Cl-|Hg2Cl2|(s)|Hg,甘汞电极 Cl-|AgCl(s)|Ag,银-氯化银电极
➢ 测定时，首先要确定正负极，一般可以确定在 金属排列顺序氢以后的金属与氢电极组成原电 池时，氢电极为负极，待测电极为正极；反之， 氢电极为正极，待测电极为负极。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
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例子
铜电极标准电势的测定
将铜电极和标准氢电极组成原电池
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本章学习要求
(1)了解
电极电势的概念；摩尔吉布斯能变△rGm与 原电池电动势、△rG 与氧化还原反应平衡 常数的关系；电解的基本原理及在工程实际 中的某些应用；金属腐蚀及防护原理。
(2)理解掌握
能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电 极电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强 弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。
Pt|H2(100kPa)|H+(1mol.dm-3) ┊┊Cu2+(1mol.dm-3)|Cu
298.15k时,该电池的标准电动势 Eθ=0.3400V
Eθ=Eθ(+)-Eθ(-)=Eθ(Cu2+/Cu)-Eθ(H+/H2)
所以Eθ(Cu2+/Cu)=+0.3400V
附表11列出了298.15K时水溶液中若干地那 对的标准电极电势
❖ 标准氢电极
❖ 饱和甘汞电极
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1)标准氢电极
Pt
H+(1mol/l)|H2(100kPa)|Pt H2
规定Eθ(H+/H2)=0 H2
CH+=1mol.l-1
2H+（aq） +2e-
H2（ g ）
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具体测量
➢ 测定其它电极的标准电极电势时，可将标准态 的待测电极与标准氢电极组成原电池，测定原 电池的电动势，即可确定。
金属-难溶氧化物电极
H+,H2O|Sb2O3(s)|Sb，锑-氧化锑电极
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3）第三类电极
电极极板为惰性材料，起传输电子的作 用，参加电极的物质存在于溶液中 Fe3+,Fe2+|Pt Cr2O72-,Cr3+|Pt
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4.2电极电势
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4.2.1电极电势的产生
❖ 电极电势的定义
定义: 使化学能变为电能的装置称为原电池
条件: 任何自发进行的氧化还原(oxidationreduction)反应，只要设计适当，都可以设计 成原电池用以产生电流
构成: 将Zn浸入CuSO4溶液中 (△rGm =271kJ/mol<0)。可知反应能够自发发生，但 不能形成电流
➢ 原因：设计不合理,但如果设计合理可以形成电流， A.Volta电池
第四章电化学原理及应用
Electrochemistry
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本章内容提要
本章从氧化还原反应出发，简单介绍原 电池的组成、半反应式以及电极电势的 概念，着重讨论浓度对电极电势的影响 以及电极电势的应用：比较氧化剂还原 剂的相对强弱，判断氧化还原反应进行 的方向和程度，计算原电池的电动势等。 介绍电解池中电极产物及电解的应用， 电化学腐蚀及其防护的原理。来自百度文库
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双电层
⑴金属越活泼或溶液中金属离子浓度越 小溶解大于沉积，金属表面带负电荷
⑵金属越不活泼或溶液中金属离子浓度 越大溶解小于沉积，金属表面带正电荷
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4.2.2电极电势的测量
❖ 由于无法直接测定单个电极电势的绝对 值，而只能用电位计测出两电极的电动 势，因此，为了能够比较出所有电极电 势的大小，就必须选择一个电极。并规 定其E（电极电势）=0。
➢ 构成原电池的两极各自具有的不同电极电 势。用E（正）和E（负）表示。
❖ 原电池的电动势 ➢ 两电极的电极电势之差称为原电池的电
动势。E=E（正）-E（负）
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双电层理论
当金属浸入其盐溶液存在两个不同的动 态平衡 M(s) - Ze- <--> MZ+(aq )
在金属表面与附近溶液间形成双电层， 产生电势差。
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2） A.Volta电池
e-
A
-Zn
+Cu
Zn2+ SO42-
KCl饱 和溶液 胶冻
Cu2+ SO42-
铜-锌原电池
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Zn ∣ ZnSO4(c1)┊┊ CuSO4(c2)∣ Cu
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3）原电池的图式表示
➢ 负极(anode)写左边，正极(cathode)写右边 ➢ 按顺序从左到右依次排列各个相的组成及相态 ➢ 单实线表示相之间的界面，双虚线表示“盐桥” ➢ 溶液应注明浓度，气体应注明分压 ➢ 若含有两种离子参与电极反应，用逗号分开 ➢ 当无金属参与反应，用惰性电极Pt或C ➢ 有g(纯)、l (纯)或s (纯) ，则应写在惰性电极一边